Question

19．某同学“验证动量守恒定律”的装置如图所示，滑块A、B上方固定遮光条．C、D为光电门．
（1）请将实验步骤补充完整：
a．用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B．
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平．
c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用细绳固定，静止放置在气垫导轨上．
d．剪断细绳，读取A、B分别到通过C、D的运动时间t₁和t₂．
（2）实验中还应测量的物理量及其符号是遮光条宽度d．
（3）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是${m}_{A}\frac{d}{{t}_{1}}$=${m}_{B}\frac{d}{{t}_{2}}$；
（4）该同学发现A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因m_A、m_B、d的测量误差（答出一条即可）．

Answer 1

分析 （1）当系统所受合外力为零时系统动量守恒，为使系统所受合外力为零，实验前应调整气垫导轨使之水平．
（2）（3）根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后分析答题．
（4）根据实验原理、实验步骤与实验误差来源分析实验误差原因．

解答 解：（1）b、为使系统所受合力为零，实验前应条件气垫导轨，使导轨水平．
（2）滑块的速度：v=$\frac{d}{t}$，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m_Bv_B-m_Av_A=0，
m_B$\frac{d}{{t}_{2}}$-m_A$\frac{d}{{t}_{1}}$=0
由此可知，实验需要验证的表达式为：m_A$\frac{d}{{t}_{1}}$=m_B$\frac{d}{{t}_{2}}$，
由此可知，除了测量滑块的质量与通过光电门的时间外，还需要测出遮光条的宽度d．
（3）由（2）可知，实验需要验证的表达式为：m_A$\frac{d}{{t}_{1}}$=m_B$\frac{d}{{t}_{2}}$；
（4）m_A、m_B、d的数据测量误差或滑块与导轨间有少许摩擦力都会造成实验误差．
故答案为：（1）b、水平；（2）遮光条的宽度d；（3）m_A$\frac{d}{{t}_{1}}$=m_B$\frac{d}{{t}_{2}}$；（4）m_A、m_B、d的测量误差．

点评 本题考查验证动量守恒的实验，要注意明确实验原理，知道实验中的注意事项，能根据两物体的运动情况分析应满足的条件，同时注意求瞬时速度的方法．